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JP7263838B2 - Modeling method of three-dimensional object - Google Patents

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Description

本開示は、三次元造形物の造形方法に関する。 The present disclosure relates to a method of forming a three-dimensional structure.

例えば、特許文献1には、金属粉末の層にレーザーを照射して焼結させることによって、複数の焼結層が積層された金属粉末焼結部品を製造する方法が開示されている。この方法では、所望の形状よりも所定寸法だけ大きく焼結層が形成された後、切削加工によって、焼結層の不要部分が除去される。 For example, Patent Literature 1 discloses a method of manufacturing a metal powder sintered component in which a plurality of sintered layers are laminated by irradiating a layer of metal powder with a laser to sinter the layer. In this method, after the sintered layer is formed to be larger than the desired shape by a predetermined dimension, unnecessary portions of the sintered layer are removed by cutting.

特開2003-313604号公報JP-A-2003-313604

上述した方法のように、切削加工によって、形成した層から不要部分を除去して三次元造形物を作成する場合、切削工具が不要部分に届かずに、所望の形状の三次元造形物を作成できないことがある。例えば、切削工具の切削可能長さよりも長い管形状の三次元造形物を作成する場合には、管の内周面に切削工具が届かずに、所望の形状の三次元造形物を作成できない。そこで、本願では、造形材料の積層と切削加工とによって作成される三次元造形物の形状の自由度を向上させることを課題とする。 As in the method described above, when creating a three-dimensional model by removing unnecessary parts from the formed layer by cutting, the cutting tool does not reach the unnecessary parts, creating a three-dimensional model with the desired shape. Sometimes I can't. For example, when creating a tubular three-dimensional model that is longer than the cuttable length of a cutting tool, the cutting tool does not reach the inner peripheral surface of the tube, making it impossible to create a three-dimensional model with a desired shape. Therefore, an object of the present application is to improve the degree of freedom in the shape of a three-dimensional model created by laminating modeling materials and cutting.

本開示の一形態によれば、予め定められた切削方向に最大で第1長さ切削可能な切削工具を用いる三次元造形物の造形方法が提供される。この三次元造形物の造形方法は、造形材料を積層することによって、第1方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第1部分を造形する第1部分造形工程と、前記切削方向を前記第1方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第1部分を切削する第1部分切削工程と、前記造形材料を積層することによって、前記第1部分の前記第1方向における第1端面に接続し、第2方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第2部分を造形する第2部分造形工程と、前記切削方向を前記第2方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第2部分を前記第2方向に沿って切削する第2部分切削工程と、を有する。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a method of forming a three-dimensional structure using a cutting tool capable of cutting up to a first length in a predetermined cutting direction. This method of forming a three-dimensional structure comprises: a first part forming step of forming a first part having a length along a first direction that is shorter than the first length by layering a forming material; a first end face in the first direction of the first portion by laminating the first portion cutting step of cutting the first portion with the cutting tool along the first direction; A second partial shaping step of shaping a second part whose length along the second direction is shorter than the first length, and the cutting tool with the cutting direction along the second direction, and a second portion cutting step of cutting the second portion along the second direction.

第1実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows schematic structure of the three-dimensional modeling apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an ejection unit according to the first embodiment; 第1実施形態におけるフラットスクリューの溝形成面の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the groove|channel formation surface of the flat screw in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるバレルのスクリュー対向面の構成を示す上面図。The top view which shows the structure of the screw opposing surface of the barrel in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるデータ生成処理の内容を示すフローチャート。4 is a flowchart showing the contents of data generation processing in the first embodiment; 第1実施形態における第1形状を示す斜視図。The perspective view which shows the 1st shape in 1st Embodiment. 第1実施形態における第2形状を示す斜視図。The perspective view which shows the 2nd shape in 1st Embodiment. 第1実施形態における第3形状を示す斜視図。The perspective view which shows the 3rd shape in 1st Embodiment. 造形パスおよび切削パスを模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically a shaping|molding path|pass and a cutting path|pass. 造形用データおよび切削用データを模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the data for modeling, and the data for cutting. 第1実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。4 is a flowchart showing the details of modeling processing in the first embodiment; 第1実施形態における第1部分造形工程を示す工程図。4A to 4C are process diagrams showing a first partial molding process in the first embodiment; 第1部分のXIII-XIII線断面図。XIII-XIII line cross-sectional view of the first portion. 第1実施形態における第1部分切削工程を示す工程図。FIG. 4 is a process drawing showing a first partial cutting process in the first embodiment; 第1実施形態における第1加熱工程を示す工程図。The process drawing which shows the 1st heating process in 1st Embodiment. 第1実施形態における第2部分造形工程を示す工程図。FIG. 5 is a process drawing showing a second partial molding process in the first embodiment; 第1実施形態における第2部分切削工程を示す工程図。FIG. 5 is a process drawing showing a second partial cutting process in the first embodiment; 第1実施形態における第2加熱工程を示す工程図。Process drawing which shows the 2nd heating process in 1st Embodiment. 第1実施形態における第3部分造形工程を示す工程図。FIG. 7 is a process drawing showing a third partial molding process in the first embodiment; 第1実施形態における第3部分切削工程を示す工程図。FIG. 5 is a process diagram showing a third partial cutting process in the first embodiment; 他の形態としての三次元造形物を示す第1の説明図。A first explanatory view showing a three-dimensional structure as another form. 他の形態としての三次元造形物を示す第2の説明図。A second explanatory view showing a three-dimensional structure as another form. 他の形態としての吐出ユニットの概略構成を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a discharge unit as another form;

A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における三次元造形装置10の概略構成を示す説明図である。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向に沿った矢印が表されている。X方向およびY方向は、水平方向に沿った方向であり、Z方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、X,Y,Z方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図1におけるX,Y,Z方向と、他の図におけるX,Y,Z方向とは、同じ方向を表している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional modeling apparatus 10 according to the first embodiment. In FIG. 1, arrows along the mutually orthogonal X, Y, and Z directions are shown. The X and Y directions are along the horizontal direction, and the Z direction is along the vertical direction. Also in other figures, arrows along the X, Y, and Z directions are shown as appropriate. The X, Y, Z directions in FIG. 1 and the X, Y, Z directions in other drawings represent the same directions.

本実施形態における三次元造形装置10は、吐出ユニット100と、切削ユニット200と、ステージ300と、移動機構400と、制御部500とを備えている。制御部500には、情報処理装置15が接続されている。三次元造形装置10と情報処理装置15とをあわせて広義の三次元造形装置として捉えることもできる。 A three-dimensional modeling apparatus 10 in this embodiment includes a discharge unit 100 , a cutting unit 200 , a stage 300 , a moving mechanism 400 and a control section 500 . The information processing device 15 is connected to the control unit 500 . The three-dimensional modeling apparatus 10 and the information processing apparatus 15 can be collectively regarded as a three-dimensional modeling apparatus in a broad sense.

三次元造形装置10は、制御部500の制御下で、吐出ユニット100に設けられたノズル61から、ステージ300の造形面310に向かって造形材料を吐出させつつ、移動機構400を駆動して、ノズル61とステージ300との相対的な位置を変化させることによって、ステージ300上に造形材料を積層する。尚、吐出ユニット100の詳細な構成は、図2を用いて後述する。 Under the control of the control unit 500, the three-dimensional modeling apparatus 10 drives the moving mechanism 400 while ejecting the modeling material from the nozzle 61 provided in the ejection unit 100 toward the modeling surface 310 of the stage 300. By changing the relative positions of the nozzle 61 and the stage 300 , the modeling material is layered on the stage 300 . A detailed configuration of the ejection unit 100 will be described later with reference to FIG. 2 .

また、本実施形態における三次元造形装置10は、制御部500の制御下で、切削ユニット200に取り付けられた切削工具210を回転させつつ、移動機構400を駆動して、切削工具210とステージ300との相対的な位置を変化させることによって、ステージ300上に積層された造形材料を切削する。三次元造形装置10は、このようにして、所望の形状の三次元造形物OBを作成する。尚、図1には、三次元造形物OBが模式的に表されている。 In addition, under the control of the control unit 500, the three-dimensional modeling apparatus 10 in the present embodiment rotates the cutting tool 210 attached to the cutting unit 200, drives the moving mechanism 400, and moves the cutting tool 210 and the stage 300. By changing the position relative to , the building material stacked on the stage 300 is cut. The 3D modeling apparatus 10 thus creates a 3D model OB having a desired shape. Note that FIG. 1 schematically shows a three-dimensional structure OB.

切削ユニット200は、ヘッド先端の軸に取り付けられた切削工具210を回転させて、ステージ300上に積層された造形材料の切削を行う切削装置である。切削工具210として、例えば、フラットエンドミルや、ボールエンドミルを用いることができる。切削ユニット200は、一般的な位置検出センサーによって切削工具210の先端の位置を検出し、検出結果を制御部500に送信する。制御部500は、この検出結果を用いて、後述する移動機構400によって、切削工具210と積層された造形材料との相対的な位置関係を制御して切削を行う。尚、切削ユニット200は、イオナイザー等の除電器を備えてもよい。 The cutting unit 200 is a cutting device that cuts the modeling material stacked on the stage 300 by rotating the cutting tool 210 attached to the shaft at the tip of the head. A flat end mill or a ball end mill, for example, can be used as the cutting tool 210 . The cutting unit 200 detects the position of the tip of the cutting tool 210 using a general position detection sensor and transmits the detection result to the control section 500 . Using this detection result, the control unit 500 performs cutting by controlling the relative positional relationship between the cutting tool 210 and the laminated modeling material by the moving mechanism 400 described later. In addition, the cutting unit 200 may include a static eliminator such as an ionizer.

移動機構400は、吐出ユニット100および切削ユニット200と、ステージ300との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構400は、吐出ユニット100および切削ユニット200に対して、ステージ300を移動させる。本実施形態における移動機構400は、3つのモーターの駆動力によって、ステージ300をX,Y,Z方向の3軸方向に移動させる3軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部500の制御下にて駆動する。尚、移動機構400は、ステージ300を移動させる構成ではなく、ステージ300を移動させずに、吐出ユニット100および切削ユニット200を移動させる構成であってもよい。移動機構400は、吐出ユニット100および切削ユニット200と、ステージ300との両方を移動させる構成であってもよい。 The moving mechanism 400 changes the relative positions of the discharge unit 100 and cutting unit 200 and the stage 300 . In this embodiment, the moving mechanism 400 moves the stage 300 with respect to the discharge unit 100 and the cutting unit 200 . The moving mechanism 400 in this embodiment is composed of a 3-axis positioner that moves the stage 300 in the 3-axis directions of the X, Y, and Z directions by the driving force of 3 motors. Each motor is driven under control of the control unit 500 . The moving mechanism 400 may be configured to move the ejection unit 100 and the cutting unit 200 without moving the stage 300 instead of moving the stage 300 . The moving mechanism 400 may be configured to move both the discharge unit 100 and the cutting unit 200 and the stage 300 .

制御部500は、1以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部500は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。尚、制御部500は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。 The control unit 500 is configured by a computer including one or more processors, a main storage device, and an input/output interface for inputting/outputting signals with the outside. In this embodiment, the control unit 500 exhibits various functions by causing the processor to execute programs and instructions read into the main storage device. Note that the control unit 500 may be configured by a combination of multiple circuits instead of a computer.

情報処理装置15は、1以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、情報処理装置15は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。情報処理装置15は、データ生成部16を備えている。データ生成部16は、図5から図10を用いて後述するとおり、三次元造形装置10の制御部500が、吐出ユニット100や切削ユニット200や移動機構400を制御するための造形用データおよび切削用データを生成する。 The information processing device 15 is configured by a computer including one or more processors, a main memory device, and an input/output interface for inputting/outputting signals with the outside. In this embodiment, the information processing device 15 exhibits various functions as a result of the processor executing programs and instructions read into the main storage device. The information processing device 15 includes a data generator 16 . As will be described later with reference to FIGS. 5 to 10 , the data generation unit 16 generates modeling data and cutting data for the control unit 500 of the three-dimensional modeling apparatus 10 to control the ejection unit 100, the cutting unit 200, and the moving mechanism 400. Generate data for

図2は、本実施形態における吐出ユニット100の概略構成を示す説明図である。吐出ユニット100は、材料供給部20と、溶融部30と、吐出部60と、再加熱部70とを備えている。材料供給部20には、ペレットや粉末等の状態の材料が投入される。本実施形態における材料は、ペレット状のABS樹脂である。本実施形態における材料供給部20は、ホッパーによって構成されている。材料供給部20と溶融部30との間は、材料供給部20の下方に設けられた供給路22によって接続されている。材料供給部20に投入された材料は、供給路22を介して、溶融部30に供給される。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the ejection unit 100 in this embodiment. The discharge unit 100 includes a material supply section 20 , a melting section 30 , a discharge section 60 and a reheating section 70 . A material in the form of pellets, powder, or the like is supplied to the material supply unit 20 . The material in this embodiment is a pellet-shaped ABS resin. The material supply section 20 in this embodiment is configured by a hopper. The material supply section 20 and the melting section 30 are connected by a supply path 22 provided below the material supply section 20 . A material introduced into the material supply section 20 is supplied to the melting section 30 through the supply path 22 .

溶融部30は、スクリューケース31と、駆動モーター32と、フラットスクリュー40と、バレル50とを備えている。溶融部30は、材料供給部20から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、ノズル61に供給する。尚、フラットスクリュー40のことを、単にスクリューと呼ぶこともある。 The melting section 30 includes a screw case 31 , a drive motor 32 , a flat screw 40 and a barrel 50 . The melting unit 30 melts at least part of the solid-state material supplied from the material supply unit 20 into a pasty modeling material having fluidity, and supplies the material to the nozzle 61 . Incidentally, the flat screw 40 may be simply called a screw.

スクリューケース31は、フラットスクリュー40を収容している。スクリューケース31の上面には、駆動モーター32が固定されている。駆動モーター32の回転軸は、フラットスクリュー40の上面41に接続されている。 The screw case 31 houses the flat screw 40 . A drive motor 32 is fixed to the upper surface of the screw case 31 . A rotating shaft of the drive motor 32 is connected to the upper surface 41 of the flat screw 40 .

フラットスクリュー40は、中心軸RXに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー40は、中心軸RXがZ方向に平行になるように、スクリューケース31内に配置されている。駆動モーター32が発生させるトルクによって、フラットスクリュー40は、スクリューケース31内にて、中心軸RXを中心に回転する。 The flat screw 40 has a substantially cylindrical shape whose height in the direction along the central axis RX is smaller than its diameter. The flat screw 40 is arranged inside the screw case 31 so that the central axis RX is parallel to the Z direction. The torque generated by the drive motor 32 rotates the flat screw 40 around the central axis RX within the screw case 31 .

フラットスクリュー40は、中心軸RXに沿った方向における上面41とは反対側に溝形成面42を有している。溝形成面42には、溝部45が形成されている。フラットスクリュー40の溝形成面42の詳細な形状は、図3を用いて後述する。 The flat screw 40 has a grooved surface 42 on the side opposite to the upper surface 41 in the direction along the central axis RX. A groove portion 45 is formed in the groove forming surface 42 . A detailed shape of the grooved surface 42 of the flat screw 40 will be described later with reference to FIG.

バレル50は、フラットスクリュー40の下方に設けられている。バレル50は、フラットスクリュー40の溝形成面42に対向するスクリュー対向面52を有している。バレル50には、フラットスクリュー40の溝部45に対向する位置にヒーター58が内蔵されている。ヒーター58の温度は、制御部500によって制御される。尚、ヒーター58のことを加熱部と呼ぶこともある。 A barrel 50 is provided below the flat screw 40 . The barrel 50 has a screw facing surface 52 that faces the grooved surface 42 of the flat screw 40 . A heater 58 is incorporated in the barrel 50 at a position facing the groove 45 of the flat screw 40 . The temperature of the heater 58 is controlled by the controller 500 . Note that the heater 58 may also be called a heating section.

スクリュー対向面52の中心には、連通孔56が設けられている。連通孔56は、ノズル61に連通している。尚、バレル50のスクリュー対向面52の詳細な形状については、図4を用いて後述する。 A communication hole 56 is provided in the center of the screw facing surface 52 . The communication hole 56 communicates with the nozzle 61 . The detailed shape of the screw facing surface 52 of the barrel 50 will be described later with reference to FIG.

吐出部60はノズル61を備えている。ノズル61には、ノズル流路65と、ノズル孔62とが設けられている。ノズル流路65は、溶融部30の連通孔56に連通する。ノズル孔62は、ノズル流路65に連通する、ノズル61の先端部分に設けられた開口部である。溶融部30からノズル61に供給された造形材料は、ノズル孔62から吐出される。本実施形態では、ノズル61には、円形のノズル孔62が設けられている。ノズル孔62の径のことをノズル径Dnと呼ぶ。ノズル61先端の側面がステージ300に対して傾斜角θnとなるようにノズル61が配置されている。尚、ノズル孔62の形状は、円形に限られず、四角形等であってもよい。 The ejection part 60 has a nozzle 61 . The nozzle 61 is provided with a nozzle channel 65 and a nozzle hole 62 . The nozzle channel 65 communicates with the communication hole 56 of the melting section 30 . The nozzle hole 62 is an opening provided at the tip of the nozzle 61 and communicating with the nozzle flow path 65 . The modeling material supplied from the melting section 30 to the nozzle 61 is discharged from the nozzle hole 62 . In this embodiment, the nozzle 61 is provided with a circular nozzle hole 62 . The diameter of the nozzle hole 62 is called a nozzle diameter Dn. The nozzle 61 is arranged such that the side surface of the tip of the nozzle 61 has an inclination angle θn with respect to the stage 300 . The shape of the nozzle hole 62 is not limited to circular, and may be square or the like.

再加熱部70は、ステージ300上に積層されて硬化した造形材料を再加熱する。本実施形態では、再加熱部70は、ノズル61に隣接して配置されたヒーターによって構成されている。再加熱部70の温度は、制御部500によって制御される。 The reheating unit 70 reheats the modeling material that is laminated on the stage 300 and hardened. In this embodiment, the reheating section 70 is configured by a heater arranged adjacent to the nozzle 61 . The temperature of the reheating section 70 is controlled by the control section 500 .

図3は、本実施形態におけるフラットスクリュー40の溝形成面42の構成を示す斜視図である。図3に示したフラットスクリュー40は、技術の理解を容易にするために、図2に示した上下の位置関係を逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー40の溝形成面42には、上述したとおり、溝部45が形成されている。溝部45は、中央部46と、渦状部47と、材料導入部48とを有している。 FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the groove forming surface 42 of the flat screw 40 in this embodiment. The flat screw 40 shown in FIG. 3 is shown in a state in which the vertical positional relationship shown in FIG. 2 is reversed in order to facilitate understanding of the technology. The groove portion 45 is formed in the groove forming surface 42 of the flat screw 40 as described above. The groove portion 45 has a central portion 46 , a spiral portion 47 and a material introduction portion 48 .

中央部46は、フラットスクリュー40の中心軸RXの周りに形成された円形の窪みである。中央部46は、バレル50に設けられた連通孔56に対向する。 The central portion 46 is a circular depression formed around the central axis RX of the flat screw 40 . The central portion 46 faces a communication hole 56 provided in the barrel 50 .

渦状部47は、中央部46を中心として、溝形成面42の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部47は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部47の一端は、中央部46に接続されている。渦状部47の他端は、材料導入部48に接続されている。 The spiral portion 47 is a groove that spirally extends from the central portion 46 toward the outer periphery of the groove forming surface 42 in an arc. The spiral portion 47 may be configured to extend in an involute curve shape or a spiral shape. One end of the spiral portion 47 is connected to the central portion 46 . The other end of the spiral portion 47 is connected to the material introducing portion 48 .

材料導入部48は、溝形成面42の外周縁に設けられた渦状部47よりも幅広な溝である。材料導入部48は、フラットスクリュー40の側面43まで連続している。材料導入部48は、供給路22を介して材料供給部20から供給された材料を、渦状部47に導入する。尚、図3には、フラットスクリュー40の中央部46から外周に向かって、1条の渦状部47および材料導入部48が設けられた形態を表したが、フラットスクリュー40の中央部46から外周に向かって、複数条の渦状部47および材料導入部48が設けられてもよい。 The material introducing portion 48 is a groove wider than the spiral portion 47 provided on the outer peripheral edge of the groove forming surface 42 . The material introduction part 48 continues to the side surface 43 of the flat screw 40 . The material introduction part 48 introduces the material supplied from the material supply part 20 through the supply path 22 into the spiral part 47 . FIG. 3 shows a configuration in which one spiral portion 47 and a material introducing portion 48 are provided from the central portion 46 of the flat screw 40 toward the outer circumference. A plurality of spiral portions 47 and material introduction portions 48 may be provided toward the end.

図4は、本実施形態におけるバレル50のスクリュー対向面52の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面52の中央には、ノズル61に連通する連通孔56が形成されている。スクリュー対向面52における連通孔56の周りには、複数の案内溝54が形成されている。それぞれの案内溝54は、一端が連通孔56に接続され、連通孔56からスクリュー対向面52の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝54は、造形材料を連通孔56に導く機能を有している。 FIG. 4 is a top view showing the configuration of the screw facing surface 52 of the barrel 50 in this embodiment. As described above, the communication hole 56 that communicates with the nozzle 61 is formed in the center of the screw facing surface 52 . A plurality of guide grooves 54 are formed around the communication hole 56 in the screw facing surface 52 . Each guide groove 54 has one end connected to a communication hole 56 and spirally extends from the communication hole 56 toward the outer periphery of the screw facing surface 52 . Each guide groove 54 has a function of guiding the modeling material to the communication hole 56 .

図5は、本実施形態におけるデータ生成処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、情報処理装置15に対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、情報処理装置15のデータ生成部16によって実行される。本実施形態では、この処理によって、造形用データと切削用データとが生成される。造形用データとは、三次元造形装置10による三次元造形物OBの造形に用いられる、吐出ユニット100および移動機構400を制御するためのデータである。切削用データとは、三次元造形装置10による三次元造形物OBの切削に用いられる、切削ユニット200および移動機構400を制御するためのデータである。 FIG. 5 is a flow chart showing the contents of data generation processing in this embodiment. This process is executed by the data generation unit 16 of the information processing device 15 when the user performs a predetermined start operation on the information processing device 15 . In this embodiment, modeling data and cutting data are generated by this process. The modeling data is data for controlling the discharge unit 100 and the moving mechanism 400, which is used for modeling the three-dimensional modeled object OB by the three-dimensional modeler 10. FIG. The data for cutting is data for controlling the cutting unit 200 and the moving mechanism 400 used for cutting the three-dimensional structure OB by the three-dimensional structure forming apparatus 10 .

図6は、本実施形態における第1形状データによって表された第1形状SP1を示す斜視図である。図5および図6を参照して、まず、ステップS110にて、データ生成部16は、第1形状SP1が表された第1形状データを取得する。第1形状SP1は、三次元CADソフトや、三次元CGソフトを用いて作成された三次元造形物OBを表す形状である。つまり、第1形状SP1は、三次元造形物OBの設計形状であるということもできる。第1形状データには、例えば、STL形式や、IGES形式や、STEP形式のデータを用いることができる。データ生成部16は、例えば、三次元CADソフトを用いて情報処理装置15上で作成された第1形状データを取得できる。データ生成部16は、USBメモリー等の記録媒体を介して、情報処理装置15の外部で作成された第1形状データを取得してもよい。本実施形態では、第1形状SP1は、管形状を有している。第1形状SP1は、管が屈曲した部分である屈曲部810と、管が一直線状に延びた直線部820とを有する。第1形状SP1は、管の内側に内壁面825を有する。 FIG. 6 is a perspective view showing the first shape SP1 represented by the first shape data in this embodiment. 5 and 6, first, in step S110, the data generator 16 acquires first shape data representing the first shape SP1. The first shape SP1 is a shape representing a three-dimensional structure OB created using three-dimensional CAD software or three-dimensional CG software. In other words, it can be said that the first shape SP1 is the designed shape of the three-dimensional structure OB. For the first shape data, for example, data in STL format, IGES format, or STEP format can be used. The data generator 16 can acquire the first shape data created on the information processing device 15 using three-dimensional CAD software, for example. The data generator 16 may acquire the first shape data created outside the information processing device 15 via a recording medium such as a USB memory. In this embodiment, the first shape SP1 has a tubular shape. The first shape SP1 has a bent portion 810, which is a bent portion of the tube, and a straight portion 820, which is a straight portion of the tube. The first shape SP1 has an inner wall surface 825 inside the tube.

ステップS120にて、データ生成部16は、第1形状SP1によって表された三次元造形物OBをステージ300上に配置する位置および向きを設定する。データ生成部16は、例えば、ユーザーによって指定された位置および向きに従って、第1形状SP1をステージ300上に配置する位置および向きを設定する。本実施形態では、直線部820の中心軸CLがX方向に平行になるように、第1形状SP1のステージ300上における位置および向きが設定される。 In step S<b>120 , the data generation unit 16 sets the position and orientation of the three-dimensional structure OB represented by the first shape SP<b>1 on the stage 300 . The data generator 16 sets the position and orientation of the first shape SP1 on the stage 300 according to, for example, the position and orientation specified by the user. In the present embodiment, the position and orientation of the first shape SP1 on the stage 300 are set such that the central axis CL of the linear portion 820 is parallel to the X direction.

図7は、本実施形態における第2形状データによって表された第2形状SP2を示す斜視図である。図7には、参考として、ステージ300の造形面310が二点差線で表されている。図5および図7を参照して、ステップS130にて、データ生成部16は、第1形状データと、三次元造形物OBに施される切削加工に関する情報とを用いて、第2形状SP2が表された第2形状データを生成する。第2形状SP2は、第1形状SP1に、切削部903や、支持部904や、嵩上部905が付加された三次元造形物OBの形状である。尚、第1形状SP1に含まれ、かつ、第2形状SP2に含まれる部分のことを本体部902と呼ぶ。本体部902と切削部903とを合わせて造形部901とも呼ぶ。 FIG. 7 is a perspective view showing the second shape SP2 represented by the second shape data in this embodiment. In FIG. 7, the modeling surface 310 of the stage 300 is represented by a two-dot chain line for reference. 5 and 7, in step S130, the data generation unit 16 uses the first shape data and the information on the cutting work performed on the three-dimensional structure OB to obtain the second shape SP2. Generate represented second shape data. The second shape SP2 is the shape of the three-dimensional structure OB obtained by adding the cut portion 903, the support portion 904, and the bulk portion 905 to the first shape SP1. A portion included in the first shape SP1 and included in the second shape SP2 is called a main body portion 902. FIG. The body portion 902 and the cutting portion 903 are collectively called a shaping portion 901 .

切削部903は、三次元造形物OBに切削加工を施すための削り代である。データ生成部16は、例えば、ユーザーによって指定された切削加工を施す位置および寸法に従って切削部903を配置する。本実施形態では、内壁面825上に切削部903が配置される。 The cutting portion 903 is a cutting margin for cutting the three-dimensional structure OB. The data generation unit 16 arranges the cutting part 903 according to, for example, the position and dimensions for cutting specified by the user. In this embodiment, a cutting portion 903 is arranged on the inner wall surface 825 .

支持部904は、造形材料を積層して三次元造形物OBを造形する際に、造形部901の形状を保持するための部分である。データ生成部16は、例えば、ユーザーによって指定された位置に支持部904を配置する。第2形状SP2に従って三次元造形物OBを造形する際に、三次元造形物OBの形状が保持可能であるか否かをデータ生成部16が判定し、三次元造形物OBの形状が保持可能であると判断されなかった場合に、データ生成部16が支持部904を配置してもよい。本実施形態では、直線部820における造形部901の下面を支持するように、支持部904が配置される。尚、支持部904を用いなくても三次元造形物OBが造形可能な場合には、支持部904が設けられなくてもよい。 The support part 904 is a part for holding the shape of the modeling part 901 when forming the three-dimensional structure OB by laminating the modeling material. The data generator 16, for example, arranges the supporter 904 at a position designated by the user. When forming the three-dimensional structure OB according to the second shape SP2, the data generation unit 16 determines whether the shape of the three-dimensional structure OB can be retained, and the shape of the three-dimensional structure OB can be retained. The data generation unit 16 may arrange the support unit 904 if it is not determined that the In this embodiment, the support portion 904 is arranged so as to support the lower surface of the shaping portion 901 in the linear portion 820 . If the three-dimensional structure OB can be modeled without using the support part 904, the support part 904 may not be provided.

嵩上部905は、三次元造形物OBに切削加工を施す際に、切削ユニット200とステージ300との干渉を抑制するために、切削部903とステージ300とを離間させる部分である。データ生成部16は、例えば、ユーザーによって指定された位置に嵩上部905を配置する。第2形状SP2に従って造形された造形部901から、切削部903を切削加工によって除去する際に、切削ユニット200とステージ300とが干渉するか否かをデータ生成部16が判定し、切削ユニット200とステージ300とが干渉すると判断された場合に、データ生成部16が嵩上部905を配置してもよい。本実施形態では、造形部901および支持部904の下面とステージ300との間に、嵩上部905が配置される。尚、嵩上部905を用いなくても三次元造形物OBを切削可能な場合には、嵩上部905が設けられなくてもよい。 The bulky portion 905 is a portion that separates the cutting portion 903 and the stage 300 in order to suppress interference between the cutting unit 200 and the stage 300 when cutting the three-dimensional structure OB. The data generation unit 16, for example, arranges the bulk part 905 at a position designated by the user. The data generation unit 16 determines whether or not the cutting unit 200 interferes with the stage 300 when removing the cutting portion 903 from the shaping portion 901 shaped according to the second shape SP2 by cutting. and the stage 300 may interfere with each other, the data generator 16 may arrange the bulky portion 905 . In this embodiment, a bulk portion 905 is arranged between the lower surfaces of the modeling portion 901 and the support portion 904 and the stage 300 . If the three-dimensional structure OB can be cut without using the bulky portion 905, the bulky portion 905 may not be provided.

ステップS140にて、データ生成部16は、X方向に沿った切削部903の長さLsが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長いか否かを判定する。切削可能長さLeとは、加工対象物を予め設定された方向に切削可能な最大の長さのことを意味する。例えば、中心軸がX方向に沿うように配置された管の一端から中空部内に切削工具210を挿入して、管の内壁面に設けられた削り代を切削する場合には、管の一端から切削可能な限界位置までのX方向に沿った距離が、切削工具210のX方向における切削可能長さLeである。データ生成部16は、第2形状データと、切削工具210に関する情報とを用いて、X方向に沿った切削部903の長さLsが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長いか否かを判定する。尚、X方向のことを第1方向と呼ぶこともあり、切削可能長さLeのことを切削可能深さや第1長さと呼ぶこともある。 In step S140, the data generator 16 determines whether the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. The cuttable length Le means the maximum length that can cut the workpiece in a preset direction. For example, when inserting the cutting tool 210 into the hollow portion from one end of the tube arranged so that the central axis extends along the X direction to cut the cutting allowance provided on the inner wall surface of the tube, The distance along the X direction to the cuttable limit position is the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. Using the second shape data and information about the cutting tool 210, the data generator 16 determines that the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. Determine whether or not The X direction is sometimes called the first direction, and the cuttable length Le is sometimes called the cuttable depth or the first length.

図8は、本実施形態における第3形状データによって表された第3形状SP3を示す斜視図である。図5および図8を参照して、ステップS140にて、X方向に沿った切削部903の長さLsが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長いと判断された場合、データ生成部16は、ステップS150にて、第2形状データを用いて、第3形状SP3が表された第3形状データを生成する。第3形状SP3は、複数の部分に分割された三次元造形物OBの形状である。データ生成部16は、それぞれの部分のX方向に沿った切削部903の長さが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短くなるように第2形状SP2を分割して、第3形状SP3を設定する。 FIG. 8 is a perspective view showing the third shape SP3 represented by the third shape data in this embodiment. 5 and 8, when it is determined in step S140 that the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction, data In step S150, the generation unit 16 uses the second shape data to generate third shape data representing the third shape SP3. The third shape SP3 is the shape of the three-dimensional structure OB divided into a plurality of parts. The data generation unit 16 divides the second shape SP2 so that the length of the cutting part 903 along the X direction of each part is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction, and divides the second shape SP2 into Set 3 shape SP3.

本実施形態では、直線部820におけるX方向に沿った切削部903の長さLsが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長い。そのため、データ生成部16は、第2形状SP2を、第1部分910と、第2部分920と、第3部分930とに分割して、第3形状SP3を生成する。第1部分910は、屈曲部810と直線部820の一部を含んだ部分である。第2部分920は、第1部分910に隣接する直線部820の一部を含んだ部分である。第3部分930は、第2部分920に隣接する直線部820の一部を含んだ部分である。第1部分910におけるX方向に沿った切削部903の長さL1と、第2部分920におけるX方向に沿った切削部903の長さL2と、第3部分930におけるX方向に沿った切削部903の長さL3とは、それぞれ、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短い。 In this embodiment, the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction in the straight portion 820 is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. Therefore, the data generator 16 divides the second shape SP2 into a first portion 910, a second portion 920, and a third portion 930 to generate a third shape SP3. The first portion 910 is a portion including the bent portion 810 and a portion of the straight portion 820 . The second portion 920 is a portion including part of the straight portion 820 adjacent to the first portion 910 . A third portion 930 is a portion including a portion of the straight portion 820 adjacent to the second portion 920 . The length L1 of the cutting portion 903 along the X direction in the first portion 910, the length L2 of the cutting portion 903 along the X direction in the second portion 920, and the cutting portion along the X direction in the third portion 930 The length L3 of 903 is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction.

本実施形態では、データ生成部16は、造形時におけるノズル61と三次元造形物OBとの干渉が生じないように、ステージ300に対して傾斜した面で第2形状SP2を分割する。第1部分910における第2部分920側の第1端面911がステージ300に対して鋭角に傾斜し、かつ、第2部分920における第3部分930側の第2端面921がステージ300に対して鋭角に傾斜するように、第2形状SP2を分割する。データ生成部16は、ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さい角度になるように、第2形状SP2を分割する。データ生成部16は、ステージ300に対する第2端面921の傾斜角θ2が、ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1と同じになるように、第2形状SP2を分割する。 In this embodiment, the data generation unit 16 divides the second shape SP2 on a plane inclined with respect to the stage 300 so that the nozzle 61 and the three-dimensional structure OB do not interfere with each other during modeling. A first end face 911 of the first portion 910 on the second portion 920 side is inclined at an acute angle to the stage 300 , and a second end face 921 of the second portion 920 on the third portion 930 side is at an acute angle to the stage 300 . The second shape SP2 is divided so as to incline to . The data generator 16 divides the second shape SP2 such that the inclination angle θ1 of the first end face 911 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 . The data generator 16 divides the second shape SP2 such that the inclination angle θ2 of the second end surface 921 with respect to the stage 300 is the same as the inclination angle θ1 of the first end surface 911 with respect to the stage 300 .

ステップS140にて、X方向に沿った切削部903の長さLsが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長いと判断されなかった場合、データ生成部16は、ステップS150の処理を省略して、次の処理に進める。 If it is not determined in step S140 that the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction, the data generator 16 performs the process of step S150. , and proceed to the next step.

図5を参照して、ステップS160にて、データ生成部16は、第3形状データを用いて、断面データを生成する。断面データは、第3形状SP3をステージ300の造形面310に平行な面で切断した際の、断面形状を表すデータである。データ生成部16は、三次元造形装置10によってステージ300上に積層される造形材料の1層分の厚みに応じた間隔で第3形状SP3を切断して、複数の断面データを生成する。三次元造形装置10によってステージ300上に積層される造形材料の1層分の厚みは、例えば、ユーザーによって設定される。尚、ステップS150が省略されることによって、第3形状データが生成されなかった場合には、データ生成部16は、第2形状データを用いて、断面データを生成する。 Referring to FIG. 5, in step S160, data generator 16 generates cross-sectional data using the third shape data. The cross-sectional data is data representing a cross-sectional shape when the third shape SP3 is cut along a plane parallel to the modeling surface 310 of the stage 300 . The data generation unit 16 cuts the third shape SP3 at intervals corresponding to the thickness of one layer of the modeling material stacked on the stage 300 by the three-dimensional modeling apparatus 10 to generate a plurality of cross-sectional data. The thickness of one layer of modeling material stacked on the stage 300 by the three-dimensional modeling apparatus 10 is set by the user, for example. If step S150 is omitted and the third shape data is not generated, the data generator 16 generates cross-sectional data using the second shape data.

図9は、データ生成部16によって生成される造形パスおよび切削パスを模式的に示す説明図である。図9には、造形パスが実線で表されており、切削パスが破線で表されている。図5および図9を参照して、ステップS170にて、データ生成部16は、各断面データを用いて、三次元造形物OBを作成するための造形パスを生成し、第3形状データを用いて、切削パスを生成する。造形パスとは、造形材料を吐出しながら移動するノズル61の、ステージ300に対する走査経路である。切削パスとは、積層された造形材料を切削しながら移動する切削工具210のステージ300に対する走査経路である。本実施形態では、データ生成部16は、第1部分910を造形するための第1造形パスPm1と、第2部分920を造形するための第2造形パスPm2と、第3部分930を造形するための第3造形パスPm3と、第1部分910を切削するための第1切削パスPc1と、第2部分920を切削するための第2切削パスPc2と、第3部分930を切削するための第3切削パスPc3とを生成する。 FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the modeling pass and the cutting pass generated by the data generation unit 16. As shown in FIG. In FIG. 9, the shaping pass is represented by a solid line, and the cutting pass is represented by a broken line. 5 and 9, in step S170, the data generation unit 16 uses each cross-sectional data to generate a modeling path for creating the three-dimensional structure OB, and uses the third shape data to generate a modeling path. to generate the cutting path. A modeling pass is a scanning path with respect to the stage 300 of the nozzle 61 that moves while discharging the modeling material. A cutting path is a scanning path with respect to the stage 300 of the cutting tool 210 that moves while cutting the layered building material. In the present embodiment, the data generator 16 models a first modeling pass Pm1 for modeling the first portion 910, a second modeling pass Pm2 for modeling the second portion 920, and a third portion 930. a third shaping pass Pm3 for cutting the first portion 910, a first cutting pass Pc1 for cutting the first portion 910, a second cutting pass Pc2 for cutting the second portion 920, and a third portion 930 for cutting A third cutting pass Pc3 is generated.

図5を参照して、ステップS180にて、データ生成部16は、造形用データおよび切削用データを生成して出力する。造形用データには、上述した造形パスの他に、例えば、ユーザーによって設定された、ノズル61から吐出される造形材料の流量である吐出量や、フラットスクリュー40を回転させる駆動モーター32の回転数や、バレル50のヒーター58の温度や、再加熱部70の温度等に関する情報が表される。切削用データには、上述した切削パスの他に、例えば、ユーザーによって設定された、切削工具210の回転数や、切削工具210の送り速度等に関する情報が表される。データ生成部16は、例えば、GコードやMコード等によって表された造形用データおよび切削用データを生成して出力する。 Referring to FIG. 5, in step S180, data generator 16 generates and outputs modeling data and cutting data. In addition to the above-described modeling pass, the modeling data includes, for example, the discharge amount, which is the flow rate of the modeling material discharged from the nozzle 61, and the rotation speed of the drive motor 32 that rotates the flat screw 40, which is set by the user. , the temperature of the heater 58 of the barrel 50, the temperature of the reheating section 70, and the like. In addition to the above-described cutting path, the cutting data includes, for example, information about the number of revolutions of the cutting tool 210 and the feed rate of the cutting tool 210 set by the user. The data generation unit 16 generates and outputs modeling data and cutting data represented by G code, M code, or the like, for example.

本実施形態では、造形用データおよび切削用データが、1つのデータの中に表されている。このデータには、第1部分910を造形するための第1造形用データ部分と、第1部分910を切削するための第1切削用データ部分と、第2部分920を造形するための第2造形用データ部分と、第2部分920を切削するための第2切削用データ部分と、第3部分930を造形するための第3造形用データ部分と、第3部分930を切削するための第3切削用データ部分とが含まれている。第1造形用データ部分と、第1切削用データ部分と、第2造形データ部分と、第2切削用データ部分と、第3造形用データ部分と、第3切削用データ部分とが、この順に設定されている。 In this embodiment, modeling data and cutting data are expressed in one data. This data includes a first shaping data portion for shaping the first portion 910 , a first cutting data portion for cutting the first portion 910 , and a second cutting data portion for shaping the second portion 920 . A shaping data portion, a second cutting data portion for cutting the second portion 920, a third shaping data portion for shaping the third portion 930, and a third cutting data portion for cutting the third portion 930. 3 cutting data portion. A first shaping data portion, a first cutting data portion, a second shaping data portion, a second cutting data portion, a third shaping data portion, and a third cutting data portion are arranged in this order. is set.

図10は、本実施形態における造形用データおよび切削用データを模式的に示す説明図である。造形用データは、図10における上方から下方に順に読み込まれて解釈される。図10には、第1造形用データ部分Dm1と、第1切削用データ部分Dc1とが表されている。第1造形用データ部分Dm1には、ノズル61を座標(X,Y,Z)=(110,50,20)に移動させる命令COM1が設定されている。この座標は、ステージ300に対するノズル61の相対的な位置を表している。ノズル61を座標(X,Y,Z)=(110,50,20)から、座標(X,Y,Z)=(100,50,20)に移動させるとともに、この区間をノズル61が移動する間に、ノズル61から10単位量の造形材料を吐出させる命令COM2が設定されている。ノズル61を座標(X,Y,Z)=(100,50,20)から、座標(X,Y,Z)=(100,45,20)に移動させるとともに、この区間をノズル61が移動する間に、ノズル61から5単位量の造形材料を吐出させる命令COM3が設定されている。途中は図示を省略して、その後、第1部分910の造形を終了するための命令COM4が設定されている。第1切削用データ部分Dc1には、切削工具210を座標(X,Y,Z)=(200,50,20)に移動させる命令COM5が設定されている。切削工具210を座標(X,Y,Z)=(200,50,20)から座標(X,Y,Z)=(100,50,20)に、10単位量の送り速度で移動させる命令COM6が設定されている。その後、第1部分910の切削を終了するための命令COM7が設定されている。 FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing modeling data and cutting data in this embodiment. The modeling data are read and interpreted in order from top to bottom in FIG. FIG. 10 shows the first shaping data portion Dm1 and the first cutting data portion Dc1. A command COM1 for moving the nozzle 61 to coordinates (X, Y, Z)=(110, 50, 20) is set in the first modeling data portion Dm1. This coordinate represents the relative position of nozzle 61 with respect to stage 300 . While moving the nozzle 61 from coordinates (X, Y, Z) = (110, 50, 20) to coordinates (X, Y, Z) = (100, 50, 20), the nozzle 61 moves in this section. In between, a command COM2 is set to discharge 10 units of modeling material from the nozzle 61 . While moving the nozzle 61 from coordinates (X, Y, Z) = (100, 50, 20) to coordinates (X, Y, Z) = (100, 45, 20), the nozzle 61 moves in this section. In between, a command COM3 is set to discharge 5 units of modeling material from the nozzle 61 . The illustration is omitted in the middle, and then the command COM4 is set to end the modeling of the first portion 910 . A command COM5 for moving the cutting tool 210 to coordinates (X, Y, Z)=(200, 50, 20) is set in the first cutting data portion Dc1. Command COM6 to move the cutting tool 210 from coordinates (X,Y,Z)=(200,50,20) to coordinates (X,Y,Z)=(100,50,20) at a feed rate of 10 units. is set. After that, a command COM7 is set to end the cutting of the first portion 910 .

図11は、本実施形態における三次元造形物OBの製造を実現するための造形処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置10に設けられた操作パネルや、三次元造形装置10に接続された情報処理装置15に対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、三次元造形装置10の制御部500によって実行される。 FIG. 11 is a flow chart showing the details of the modeling process for realizing the manufacture of the three-dimensional modeled object OB in this embodiment. This process is performed when the user performs a predetermined start operation on the operation panel provided in the three-dimensional modeling apparatus 10 or the information processing device 15 connected to the three-dimensional modeling apparatus 10. It is executed by the controller 500 of the device 10 .

まず、ステップS210のデータ取得工程にて、制御部500は、情報処理装置15から、造形用データおよび切削用データを取得する。本実施形態では、制御部500は、有線通信によって、情報処理装置15から造形用データおよび切削用データを取得する。尚、制御部500は、無線通信によって、情報処理装置15から造形用データおよび切削用データを取得してもよいし、USBメモリー等の記録媒体を介して、情報処理装置15から造形用データおよび切削用データを取得してもよい。 First, in the data acquisition step of step S210, the control unit 500 acquires modeling data and cutting data from the information processing device 15. FIG. In this embodiment, the control unit 500 acquires modeling data and cutting data from the information processing device 15 through wired communication. The control unit 500 may acquire modeling data and cutting data from the information processing device 15 by wireless communication, or acquire modeling data and cutting data from the information processing device 15 via a recording medium such as a USB memory. Cutting data may be acquired.

次に、ステップS220の材料生成工程にて、制御部500は、フラットスクリュー40の回転、および、バレル50に内蔵されたヒーター58の温度を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。この制御のことを、材料生成制御とも呼ぶ。材料生成工程にて、材料供給部20内に収容された材料が、供給路22を介して、回転しているフラットスクリュー40の側面43から材料導入部48に供給される。材料導入部48内に供給された材料は、フラットスクリュー40の回転によって、渦状部47内へと搬送される。フラットスクリュー40の回転、および、ヒーター58による加熱によって、渦状部47内に搬送された材料の少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料が生成される。生成された造形材料は、渦状部47内を中央部46に向かって搬送されて、連通孔56からノズル61に供給される。尚、造形材料は、後述する造形工程が行われる間、生成され続ける。 Next, in the material generation process of step S220, the control unit 500 controls the rotation of the flat screw 40 and the temperature of the heater 58 built into the barrel 50 to melt the material and generate the modeling material. do. This control is also called material generation control. In the material production process, the material stored in the material supply section 20 is supplied to the material introduction section 48 from the side surface 43 of the rotating flat screw 40 via the supply path 22 . The material supplied into the material introduction section 48 is conveyed into the spiral section 47 by the rotation of the flat screw 40 . Rotation of the flat screw 40 and heating by the heater 58 melt at least a portion of the material conveyed into the spiral portion 47 to produce a pasty modeling material having flowability. The generated modeling material is conveyed through the spiral portion 47 toward the central portion 46 and supplied to the nozzle 61 through the communication hole 56 . The modeling material continues to be generated while the modeling process described below is performed.

ステップS230の部分造形工程にて、制御部500は、造形用データに従って、吐出ユニット100および移動機構400を制御することによって、ステージ300上に造形材料が積層された積層体を造形する。この積層体のX方向に沿った長さは、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短い。この制御のことを、部分造形制御と呼ぶ。制御部500は、部分造形制御を実行することによって、吐出ユニット100のノズル61とステージ300との相対位置を変化させながら、ノズル61からステージ300に向かって造形材料を吐出して、ステージ300上に積層体を造形する。造形材料を積層するとは、先に配置した造形材料の上に、更に造形材料を配置することを意味する。また、造形材料を積層するとは、造形材料を連続して配置することをも含む意味である。例えば、ノズル61から造形材料を連続して吐出することによって、ステージ300上に造形材料が連続して配置された場合には、ステージ300に接して配置された造形材料の部分のことを1層目と呼び、1層目の上に配置された造形材料の部分のことを2層目と呼ぶ。 In the partial modeling process of step S230, the controller 500 models a layered body in which the modeling material is layered on the stage 300 by controlling the discharge unit 100 and the moving mechanism 400 according to the modeling data. The length of this laminate along the X direction is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. This control is called partial molding control. By executing the partial modeling control, the control unit 500 ejects the modeling material from the nozzle 61 toward the stage 300 while changing the relative position between the nozzle 61 of the ejection unit 100 and the stage 300 . to form a laminate. Laminating the modeling material means placing a further modeling material on top of the previously placed modeling material. In addition, laminating the modeling materials also means that the modeling materials are continuously arranged. For example, when the modeling material is continuously arranged on the stage 300 by continuously discharging the modeling material from the nozzle 61, the part of the modeling material arranged in contact with the stage 300 is referred to as one layer. The part of the build material placed on top of the first layer is called the eye and the second layer.

ステップS240の部分切削工程にて、制御部500は、切削用データに従って、切削ユニット200および移動機構400を制御することによって、切削工具210を用いて、積層体に設けられた削り代をX方向に沿って切削する。この制御のことを、部分切削制御と呼ぶ。制御部500は、部分切削制御を実行することによって、切削工具210とステージ300との相対位置を変化させながら、回転する切削工具210を積層体の削り代に接触させることによって、積層体を所望の寸法や表面粗さに加工する。 In the partial cutting step of step S240, the control unit 500 controls the cutting unit 200 and the moving mechanism 400 in accordance with the cutting data to use the cutting tool 210 to cut the cutting allowance provided on the laminate in the X direction. cut along This control is called partial cutting control. By executing partial cutting control, the control unit 500 changes the relative position between the cutting tool 210 and the stage 300, and brings the rotating cutting tool 210 into contact with the cutting margin of the laminate, thereby cutting the laminate into a desired shape. It is processed to the dimensions and surface roughness of

ステップS250にて、制御部500は、三次元造形物OBの作成が完了したか否かを判定する。三次元造形物OBの作成が完了した後とは、造形用データに表された造形パスに従って、三次元造形物OBの造形が完了した後、かつ、切削用データに表された切削パスに従って、三次元造形物OBの切削が完了した後のことを意味する。制御部500は、造形用データおよび切削用データを用いて、三次元造形物OBの作成が完了したか否かを判断できる。 In step S250, the control unit 500 determines whether or not the creation of the three-dimensional structure OB is completed. After completion of creation of the three-dimensional object OB means after the completion of modeling of the three-dimensional object OB in accordance with the modeling path indicated in the modeling data, and in accordance with the cutting path indicated in the cutting data. It means after the cutting of the three-dimensional structure OB is completed. The control unit 500 can determine whether or not the creation of the three-dimensional structure OB is completed using the modeling data and the cutting data.

ステップS250にて、三次元造形物OBの作成が完了したと判断された場合、制御部500は、この処理を終了する。一方、ステップS250にて、三次元造形物OBの作成が完了したと判断されなかった場合、制御部500は、ステップS260の加熱工程にて、再加熱部70の温度を制御することによって、積層体の端面を加熱する。この制御のことを加熱制御と呼ぶ。制御部500は、加熱制御を実行することによって、予め定められた時間、再加熱部70を用いて積層体の端面を加熱する。加熱時間は、材料の種類や再加熱部70の温度に応じて設定される。例えば、制御部500は、再加熱部70の温度と加熱時間との関係が表されたマップを用いて加熱時間を設定する。このマップは、予め行われる試験によって、積層体の端面の温度が材料のガラス転移点を超える所定温度に達するまでの時間を調べることによって設定できる。尚、制御部500は、マップではなく、再加熱部70の温度と加熱時間との関係が表された関数を用いて加熱時間を設定してもよい。 If it is determined in step S250 that the creation of the three-dimensional structure OB has been completed, the control section 500 terminates this process. On the other hand, if it is not determined in step S250 that the creation of the three-dimensional structure OB has been completed, the control unit 500 controls the temperature of the reheating unit 70 in the heating process of step S260 to perform lamination. Heat the end faces of the body. This control is called heating control. The control unit 500 heats the end surface of the laminate using the reheating unit 70 for a predetermined time by executing heating control. The heating time is set according to the type of material and the temperature of the reheating section 70 . For example, the control unit 500 sets the heating time using a map showing the relationship between the temperature of the reheating unit 70 and the heating time. This map can be set by examining the time required for the temperature of the end face of the laminate to reach a predetermined temperature exceeding the glass transition point of the material by a test conducted in advance. Note that the control unit 500 may set the heating time using a function representing the relationship between the temperature of the reheating unit 70 and the heating time instead of using the map.

ステップS260の加熱工程の後、制御部500は、ステップS230に処理を戻して、ステップS230からステップS250までの処理を繰り返す。制御部500は、ステップS250にて三次元造形物OBの作成が完了したと判断されるまで、ステップS260の加熱工程と、ステップS230の部分造形工程と、ステップS240の部分切削工程とを繰り返し行うことによって、積層体同士がX方向に沿って接続され、X方向に沿った長さが切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長い三次元造形物OBを造形する。 After the heating process of step S260, the control unit 500 returns the process to step S230 and repeats the processes from step S230 to step S250. The control unit 500 repeats the heating process of step S260, the partial modeling process of step S230, and the partial cutting process of step S240 until it is determined in step S250 that the creation of the three-dimensional structure OB is completed. Thus, the stacked bodies are connected along the X direction, and a three-dimensional structure OB having a length along the X direction longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction is formed.

図12は、本実施形態における第1部分造形工程を示す工程図である。第1部分造形工程とは、1回目の部分造形工程のことを意味する。図12には、切削部903が二点鎖線で表されている。第1部分造形工程にて、制御部500は、造形用データに従って、ステップS230の部分造形制御を実行することによって、ステージ300上に造形材料を積層して、X方向に沿った切削部903の長さL1が切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短い積層体を造形する。第1部分造形工程にて造形される積層体は、第1部分910である。第1部分910のことを第1積層体と呼ぶこともある。第1部分910は、後述する第2部分造形工程にて、第2部分920が接続される側の端面である第1端面911を有する。ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1は、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さい。ステージ300上に造形された第1部分910は、ステージ300や大気に熱を奪われて硬化する。 FIG. 12 is a process diagram showing the first partial molding process in this embodiment. The first partial molding process means the first partial molding process. In FIG. 12, the cutting portion 903 is represented by a two-dot chain line. In the first partial modeling process, the control unit 500 performs the partial modeling control in step S230 according to the modeling data, thereby stacking the modeling material on the stage 300 and cutting the cutting portion 903 along the X direction. A laminate whose length L1 is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction is formed. The layered body that is modeled in the first part-modeling process is the first part 910 . The first portion 910 may also be called a first laminate. The first portion 910 has a first end surface 911 that is an end surface to which the second portion 920 is connected in a second partial molding step, which will be described later. The inclination angle θ1 of the first end face 911 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 . The first portion 910 formed on the stage 300 is hardened by being deprived of heat by the stage 300 and the atmosphere.

図13は、第1部分910のXIII-XIII線断面図である。第1部分910は、造形部901と、支持部904と、嵩上部905とを有する。図13では、造形部901と、支持部904と、嵩上部905とに異なる種類のハッチングが施されている。造形部901は、本体部902と切削部903とを有する。支持部904は、造形処理の終了後に除去される。本実施形態では、造形部901の外周部分の下面を支持するように、支持部904が設けられている。嵩上部905は、造形処理の終了後に除去される。本実施形態では、造形部901および支持部904の下面とステージ300との間に嵩上部905が設けられている。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the first portion 910 taken along line XIII-XIII. The first portion 910 has a shaped portion 901 , a support portion 904 and a bulk portion 905 . In FIG. 13, the shaping portion 901, the support portion 904, and the bulk portion 905 are hatched with different types of hatching. The modeling section 901 has a body section 902 and a cutting section 903 . The support portion 904 is removed after the modeling process is completed. In this embodiment, a support portion 904 is provided so as to support the lower surface of the outer peripheral portion of the shaping portion 901 . Bulky portion 905 is removed after completion of the build process. In this embodiment, a bulk portion 905 is provided between the lower surfaces of the modeling portion 901 and the support portion 904 and the stage 300 .

図14は、本実施形態における第1部分切削工程を示す工程図である。第1部分切削工程とは、1回目の部分切削工程のことを意味する。第1部分切削工程にて、制御部500は、ステップS240の部分切削制御を実行することによって、第1部分910の切削部903を切削する。本実施形態では、制御部500は、切削工具210の回転軸をX方向に沿わせて、管形状を有する第1部分910の中空部に切削工具210を挿入して、回転する切削工具210を第1部分910の切削部903に接触させることによって、第1部分910の切削部903を切削する。 FIG. 14 is a process diagram showing the first partial cutting process in this embodiment. The first partial cutting process means the first partial cutting process. In the first partial cutting step, the control unit 500 cuts the cutting portion 903 of the first portion 910 by executing the partial cutting control of step S240. In this embodiment, the control unit 500 inserts the cutting tool 210 into the hollow portion of the tubular first portion 910 with the rotation axis of the cutting tool 210 along the X direction, and rotates the cutting tool 210. The cutting portion 903 of the first portion 910 is cut by contacting the cutting portion 903 of the first portion 910 .

図15は、本実施形態における第1加熱工程を示す工程図である。第1加熱工程とは、1回目の加熱工程のことを意味する。第1加熱工程にて、制御部500は、ステップS260の加熱制御を実行することによって、第1部分910の第1端面911を加熱する。制御部500は、造形用データに従って、再加熱部70の温度を制御することによって、第1端面911を加熱する。 FIG. 15 is a process chart showing the first heating process in this embodiment. The first heating step means the first heating step. In the first heating step, controller 500 heats first end surface 911 of first portion 910 by executing the heating control in step S260. The control unit 500 heats the first end face 911 by controlling the temperature of the reheating unit 70 according to the modeling data.

図16は、本実施形態における第2部分造形工程を示す工程図である。第2部分造形工程とは、2回目の部分造形工程のことを意味する。図16には、切削部903が二点鎖線で表されている。第2部分造形工程にて、制御部500は、造形用データに従って、ステップS230の部分造形制御を実行することによって、ステージ300上に造形材料を積層して、X方向に沿った切削部903の長さL2が切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短い積層体を造形する。第2部分造形工程にて造形される積層体は、第2部分920である。第2部分920のことを第2積層体と呼ぶこともある。第2部分920は、後述する第3部分造形工程にて、第3部分930が接続される側の端面である第2端面921を有する。ステージ300に対する第2端面921の傾斜角θ2は、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さい。ステージ300上に造形された第2部分920は、ステージ300や第1部分910や大気に熱を奪われて硬化する。 FIG. 16 is a process diagram showing the second partial molding process in this embodiment. The second partial molding process means the second partial molding process. In FIG. 16, the cutting portion 903 is represented by a two-dot chain line. In the second partial modeling process, the control unit 500 performs the partial modeling control in step S230 according to the modeling data, thereby stacking the modeling material on the stage 300 and cutting the cutting portion 903 along the X direction. A laminate whose length L2 is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction is formed. The layered body that is modeled in the second part-modeling process is the second part 920 . The second portion 920 may also be called a second laminate. The second portion 920 has a second end surface 921 that is an end surface to which the third portion 930 is connected in a third partial molding step, which will be described later. The inclination angle θ2 of the second end surface 921 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 . The second portion 920 formed on the stage 300 is hardened by being deprived of heat by the stage 300, the first portion 910, and the atmosphere.

図17は、本実施形態における第2部分切削工程を示す工程図である。第2部分切削工程とは、2回目の部分切削工程のことを意味する。第2部分切削工程にて、制御部500は、ステップS240の部分切削制御を実行することによって、第2部分920の切削部903を切削する。本実施形態では、制御部500は、切削工具210の回転軸をX方向に沿わせて、管形状を有する第2部分920の中空部に切削工具210を挿入して、回転する切削工具210を第2部分910の切削部903に接触させることによって、第2部分920の切削部903を切削する。 FIG. 17 is a process diagram showing the second partial cutting process in this embodiment. The second partial cutting process means the second partial cutting process. In the second partial cutting step, the control unit 500 cuts the cutting portion 903 of the second portion 920 by executing the partial cutting control of step S240. In this embodiment, the control unit 500 inserts the cutting tool 210 into the hollow portion of the tubular second portion 920 with the rotation axis of the cutting tool 210 along the X direction, and rotates the cutting tool 210. The cutting portion 903 of the second portion 920 is cut by bringing it into contact with the cutting portion 903 of the second portion 910 .

図18は、本実施形態における第2加熱工程を示す工程図である。第2加熱工程とは、2回目の加熱工程のことを意味する。第2加熱工程にて、制御部500は、ステップS260の加熱制御を実行することによって、第2部分920の第2端面921を加熱する。制御部500は、造形用データに従って、再加熱部70の温度を制御することによって、第2端面921を加熱する。 FIG. 18 is a process drawing showing the second heating process in this embodiment. The second heating step means the second heating step. In the second heating step, controller 500 heats second end surface 921 of second portion 920 by executing the heating control in step S260. The control unit 500 heats the second end surface 921 by controlling the temperature of the reheating unit 70 according to the modeling data.

図19は、本実施形態における第3部分造形工程を示す工程図である。第3部分造形工程とは、2回目の部分造形工程のことを意味する。図19には、切削部903が二点鎖線で表されている。第3部分造形工程にて、制御部500は、ステップS230の部分造形制御を実行することによって、X方向に沿って第2部分920の第2端面921に接続し、X方向に沿った長さL3が切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短い積層体を造形する。第3部分造形工程にて造形される積層体は、第3部分930である。第3部分930のことを第3積層体と呼ぶこともある。ステージ300上に造形された第3部分930は、ステージ300や第2部分920や大気に熱を奪われて硬化する。 FIG. 19 is a process diagram showing the third partial molding process in this embodiment. The third partial molding process means the second partial molding process. In FIG. 19, the cutting portion 903 is represented by a two-dot chain line. In the third partial modeling step, the control unit 500 connects to the second end surface 921 of the second portion 920 along the X direction by executing the partial modeling control of step S230, and the length along the X direction. A laminate is formed in which L3 is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. A layered body that is shaped in the third part shaping process is the third part 930 . The third portion 930 may also be called a third laminate. The third portion 930 formed on the stage 300 is hardened by being deprived of heat by the stage 300, the second portion 920, and the atmosphere.

図20は、本実施形態における第3部分切削工程を示す工程図である。第3部分切削工程とは、3回目の部分切削工程のことを意味する。第3部分切削工程にて、制御部500は、ステップS240の部分切削制御を実行することによって、第3部分930の切削部903を切削する。制御部500は、本実施形態では、制御部500は、切削工具210の回転軸をX方向に沿わせて、管形状を有する第3部分930の中空部に切削工具210を挿入して、回転する切削工具210を第3部分930の切削部903に接触させることによって、第3部分930の切削部903を切削する。 FIG. 20 is a process diagram showing the third partial cutting process in this embodiment. The third partial cutting process means the third partial cutting process. In the third partial cutting step, the control unit 500 cuts the cutting portion 903 of the third portion 930 by executing the partial cutting control of step S240. In the present embodiment, the control unit 500 inserts the cutting tool 210 into the hollow portion of the tubular third portion 930 with the rotation axis of the cutting tool 210 along the X direction, and rotates the cutting tool 210. The cutting portion 903 of the third portion 930 is cut by bringing the cutting tool 210 to contact the cutting portion 903 of the third portion 930 .

本実施形態では、制御部500は、第3部分切削工程の後、造形処理を終了する。造形処理が終了した後、ユーザーによって三次元造形物OBがステージ300から分離され、支持部904や嵩上部905が除去されたり、三次元造形物OBが炉で焼結されたりして、設計形状に従った三次元造形物OBに仕上げられる。 In this embodiment, the control unit 500 ends the modeling process after the third partial cutting process. After the modeling process is completed, the user separates the three-dimensional structure OB from the stage 300, removes the support portion 904 and the bulky portion 905, or sinters the three-dimensional structure OB in a furnace to obtain the design shape. The three-dimensional structure OB is finished according to .

以上で説明した本実施形態の三次元造形物OBの造形方法によれば、制御部500は、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施した場合には、切削工具210が届かずに切削部903が残る部分が生じる形状の三次元造形物OBを、第1部分910と第2部分920と第3部分930とに分割して作成するので、切削部903を残さずに所望の形状の三次元造形物OBを作成できる。そのため、造形材料の積層と切削加工とによって作成可能な三次元造形物OBの形状の自由度を向上させることができる。特に、本実施形態では、三次元造形物OBの内壁面825に設けられた切削部903のX方向に沿った長さLsが、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長いので、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施した場合には、切削工具210が届かずに内壁面825に切削部903が残る部分が生じる。そこで、制御部500は、第1部分910における切削部903のX方向に沿った長さL1と、第2部分920における切削部903のX方向に沿った長さL2と、第3部分930における切削部903のX方向に沿った長さL3とが、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短くなるように、三次元造形物OBを、第1部分910と第2部分920と第3部分930とに分割して作成する。そのため、内壁面825に切削部903を残さずに、所望の形状の三次元造形物OBを作成できる。 According to the method for forming the three-dimensional structure OB of the present embodiment described above, when cutting is performed after laminating the forming material at once, the control unit 500 prevents the cutting tool 210 from reaching and cutting. Since the three-dimensional structure OB having a shape in which the portion 903 remains is divided into the first portion 910, the second portion 920, and the third portion 930, the desired shape can be obtained without leaving the cut portion 903. A three-dimensional object OB can be created. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom in the shape of the three-dimensional structure OB that can be created by laminating the modeling material and cutting. In particular, in the present embodiment, the length Ls along the X direction of the cutting portion 903 provided on the inner wall surface 825 of the three-dimensional structure OB is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. In the case where the cutting process is performed after laminating the modeling material at once, there is a portion where the cutting tool 210 does not reach and the cut portion 903 remains on the inner wall surface 825 . Therefore, the control unit 500 sets the length L1 along the X direction of the cutting portion 903 in the first portion 910, the length L2 along the X direction of the cutting portion 903 in the second portion 920, and the length L2 along the X direction of the cutting portion 903 in the third portion 930 The three-dimensional structure OB is divided into the first portion 910 and the second portion 920 such that the length L3 of the cutting portion 903 along the X direction is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. , and a third portion 930 . Therefore, the three-dimensional structure OB having a desired shape can be created without leaving the cut portion 903 on the inner wall surface 825 .

また、本実施形態では、制御部500は、第1部分造形工程にて、ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように第1部分910を造形し、第2部分造形工程にて、ステージ300に対する第2端面921の傾斜角θ2が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように第2部分920を造形する。そのため、第2部分造形工程における第1部分910とノズル61との干渉、および、第3部分造形工程における第2部分920とノズル61との干渉を抑制できる。 In the present embodiment, the controller 500 controls the inclination angle θ1 of the first end surface 911 with respect to the stage 300 to be smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 in the first partial molding process. The first part 910 is shaped, and in the second part shaping process, the second part 920 is shaped so that the inclination angle θ2 of the second end surface 921 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 . to shape. Therefore, interference between the first portion 910 and the nozzle 61 in the second partial modeling process and interference between the second portion 920 and the nozzle 61 in the third partial modeling process can be suppressed.

また、本実施形態では、制御部500は、第1部分切削工程と第2部分造形工程との間に、第1部分910の第1端面911を加熱する第1加熱工程を行い、第2部分切削工程と第3部分造形工程との間に、第2部分920の第2端面921を加熱する第2加熱工程を行う。そのため、第1部分910と第2部分920との密着性、および、第2部分920と第3部分930との密着性を向上させることができる。そのため、第1部分910から第3部分930に分割して造形された三次元造形物OBの機械的強度を向上させることができる。 In addition, in the present embodiment, the control unit 500 performs the first heating step of heating the first end surface 911 of the first portion 910 between the first partial cutting step and the second partial molding step, and the second portion A second heating step of heating the second end surface 921 of the second portion 920 is performed between the cutting step and the third partial molding step. Therefore, the adhesion between the first portion 910 and the second portion 920 and the adhesion between the second portion 920 and the third portion 930 can be improved. Therefore, it is possible to improve the mechanical strength of the three-dimensional structure OB formed by dividing the first portion 910 to the third portion 930 .

また、本実施形態では、制御部500は、各部分造形工程にて、造形部901とステージ300との間に嵩上部905を造形する。そのため、各部分切削工程における切削ユニット200とステージ300との干渉を抑制できる。 In addition, in this embodiment, the control unit 500 models the bulk part 905 between the modeling unit 901 and the stage 300 in each partial modeling process. Therefore, interference between the cutting unit 200 and the stage 300 in each partial cutting process can be suppressed.

尚、本実施形態では、ペレット状のABS樹脂の材料が用いられたが、吐出ユニット100において用いられる材料としては、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において50重量%以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。 In the present embodiment, a pellet-shaped ABS resin material is used, but various materials such as thermoplastic materials, metal materials, and ceramic materials can be used as materials for the discharge unit 100. A material for modeling a three-dimensional model can also be adopted as the main material. Here, the "main material" means a material that forms the core of the shape of the three-dimensional model, and means a material that accounts for 50% by weight or more of the three-dimensional model. The above-described modeling materials include those obtained by melting the main materials alone, and those obtained by melting some of the components contained together with the main materials and forming a paste.

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部30において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。 When a material having thermoplasticity is used as the main material, the molding material is generated by plasticizing the material in the fusion zone 30 . "Plasticizing" means melting a thermoplastic material by applying heat.

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは2以上を組み合わせた熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
<熱可塑性樹脂材料の例>
ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリアミド樹脂(PA)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリ乳酸樹脂(PLA)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などのエンジニアリングプラスチック。
As a material having thermoplasticity, for example, any one of the following or a thermoplastic resin material in which two or more are combined can be used.
<Example of thermoplastic resin material>
Polypropylene resin (PP), polyethylene resin (PE), polyacetal resin (POM), polyvinyl chloride resin (PVC), polyamide resin (PA), acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), polylactic acid resin (PLA), polyphenylene General-purpose engineering plastics such as sulfide resin (PPS), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, poly engineering plastics such as ether ether ketone (PEEK);

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、溶融部30において、フラットスクリュー40の回転とヒーター58の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔62から吐出された後、温度の低下によって硬化する。 Materials having thermoplasticity may be mixed with additives such as pigments, metals, ceramics, waxes, flame retardants, antioxidants, and heat stabilizers. The thermoplastic material is plasticized and converted into a molten state in the melting section 30 by the rotation of the flat screw 40 and the heating of the heater 58 . Further, the modeling material thus produced hardens due to the drop in temperature after being discharged from the nozzle hole 62 .

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル孔62から射出されることが望ましい。例えば、ABS樹脂は、ガラス転移点が約120℃であり、ノズル孔62からの射出時には約200℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル孔62の周囲にはヒーターが設けられてもよい。 It is desirable that the thermoplastic material is heated to a glass transition point or higher and injected from the nozzle hole 62 in a completely molten state. For example, the ABS resin has a glass transition point of approximately 120° C., and preferably approximately 200° C. when injected from the nozzle hole 62 . A heater may be provided around the nozzle hole 62 in order to inject the modeling material in such a high temperature state.

吐出ユニット100では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、溶融部30に投入されることが望ましい。
<金属材料の例>
マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単一の金属、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金。
<合金の例>
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。
In the ejection unit 100, for example, the following metal materials may be used as main materials instead of the above-described thermoplastic materials. In this case, it is desirable to mix the powder material, which is obtained by powdering the metal material described below, with a component that melts when the modeling material is produced, and then feed the mixture into the melting section 30 .
<Example of metal material>
Magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co) or chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni) single metals, or these metals An alloy containing one or more.
<Example of alloy>
Maraging steel, stainless steel, cobalt chromium molybdenum, titanium alloy, nickel alloy, aluminum alloy, cobalt alloy, cobalt chromium alloy.

吐出ユニット100においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、ステージ300に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。 In the ejection unit 100, it is possible to use a ceramic material as the main material instead of the metal material described above. Examples of ceramic materials that can be used include oxide ceramics such as silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide and zirconium oxide, and non-oxide ceramics such as aluminum nitride. When the metal material or ceramic material as described above is used as the main material, the modeling material placed on the stage 300 may be hardened by sintering with laser irradiation or hot air, for example.

材料供給部20に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、溶融部30において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。 The powder material of the metal material or the ceramic material that is put into the material supply unit 20 may be a mixed material in which a plurality of types of single metal powders, alloy powders, and ceramic material powders are mixed. Also, the powder material of metal material or ceramic material may be coated with, for example, a thermoplastic resin as exemplified above or another thermoplastic resin. In this case, the thermoplastic resin may be melted in the melting section 30 to exhibit fluidity.

材料供給部20に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
<溶剤の例>
水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸iso-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸iso-ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ-ピコリン、2,6-ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等);ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。
For example, the following solvent can be added to the powder material of the metal material or the ceramic material that is put into the material supply section 20 . The solvent can be used alone or in combination of two or more selected from the following.
<Example of solvent>
Water; (poly)alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, n-propyl acetate, iso-propyl acetate, n-acetic acid acetic esters such as -butyl and iso-butyl acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, diisopropyl ketone and acetylacetone; ethanol , propanol, butanol; tetraalkylammonium acetates; dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide and other sulfoxide solvents; pyridine, γ-picoline, 2,6-lutidine and other pyridine solvents; tetraalkylammonium acetates (e.g., tetrabutylammonium acetate, etc.); ionic liquids such as butyl carbitol acetate, etc.;

その他に、材料供給部20に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
<バインダーの例>
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)或いはその他の熱可塑性樹脂。
In addition, for example, the following binders can be added to the powder materials of metal materials and ceramic materials that are supplied to the material supply unit 20 .
<Binder example>
Acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, cellulose resin or other synthetic resin or PLA (polylactic acid), PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyetheretherketone) or other thermoplastic resin.

B.他の実施形態:
(B1)上述した各実施形態では、第1加熱工程にて、制御部500は、再加熱部70を用いて、第1部分910の第1端面911を加熱し、第2加熱工程にて、制御部500は、再加熱部70を用いて、第2部分920の第2端面921を加熱する。これに対して、第1加熱工程と第2加熱工程とが行われなくてもよい。
B. Other embodiments:
(B1) In each embodiment described above, in the first heating step, the control unit 500 uses the reheating unit 70 to heat the first end face 911 of the first portion 910, and in the second heating step, Control unit 500 heats second end surface 921 of second portion 920 using reheating unit 70 . On the other hand, the first heating process and the second heating process may not be performed.

(B2)上述した実施形態では、第1加熱工程にて、制御部500は、再加熱部70を用いて、第1部分910の第1端面911を所定時間加熱し、第2加熱工程にて、制御部500は、再加熱部70を用いて、第2部分920の第2端面921を所定時間加熱する。これに対して、各加熱工程にて、制御部500は、各端面911,921が所定温度に達するまで、再加熱部70を用いて、各端面911,921を加熱してもよい。例えば、制御部500は、温度センサーを用いて、各端面911,921の温度を取得し、取得した温度が材料のガラス転移点以上の所定温度に達した場合に、再加熱部70による加熱を停止してもよい。この場合、より確実に各部分910~930同士の密着性を向上させることができる。尚、温度センサーとして、例えば、熱電対等の接触式温度計や、赤外線温度計等の非接触式温度計を用いることができる。所定温度は、材料の種類に応じて予め設定される。 (B2) In the above-described embodiment, in the first heating step, the control unit 500 uses the reheating unit 70 to heat the first end face 911 of the first portion 910 for a predetermined time, and in the second heating step, , the control unit 500 uses the reheating unit 70 to heat the second end surface 921 of the second portion 920 for a predetermined time. On the other hand, in each heating process, the control unit 500 may heat the end surfaces 911 and 921 using the reheating unit 70 until the end surfaces 911 and 921 reach a predetermined temperature. For example, the control unit 500 acquires the temperatures of the end surfaces 911 and 921 using temperature sensors, and when the acquired temperatures reach a predetermined temperature equal to or higher than the glass transition point of the material, the reheating unit 70 starts heating. You can stop. In this case, the adhesion between the portions 910 to 930 can be improved more reliably. As the temperature sensor, for example, a contact thermometer such as a thermocouple or a non-contact thermometer such as an infrared thermometer can be used. The predetermined temperature is preset according to the type of material.

(B3)上述した実施形態では、制御部500は、第1部分造形工程にて、ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように第1部分910を造形し、第2部分造形工程にて、ステージ300に対する第2端面921の傾斜角θ2が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように第2部分920を造形する。これに対して、各部分造形工程にて、制御部500は、各端面911,921がステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θn以上となるように各部分910,920を造形してもよい。この場合、例えば、第1切削工程にて、ステージ300に対する第1端面911の傾斜角θ1が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように切削加工を施すことによって、第2部分造形工程における第1部分910とノズル61との干渉を抑制することができる。また、第2切削工程にて、ステージ300に対する第2端面921の傾斜角θ2が、ステージ300に対するノズル61の側面の傾斜角θnよりも小さくなるように切削加工を施すことによって、第3部分造形工程における第2部分920とノズル61との干渉を抑制することができる。 (B3) In the above-described embodiment, the controller 500 causes the inclination angle θ1 of the first end surface 911 with respect to the stage 300 to be smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 in the first partial molding process. In the second part molding process, the second part 910 is molded so that the inclination angle θ2 of the second end surface 921 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300 . Shaping portion 920 . On the other hand, in each part forming process, the control unit 500 may form the parts 910 and 920 so that the end faces 911 and 921 are equal to or larger than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300. . In this case, for example, in the first cutting step, cutting is performed so that the inclination angle θ1 of the first end surface 911 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300, whereby the Interference between the first portion 910 and the nozzle 61 in the two-part molding process can be suppressed. Further, in the second cutting step, cutting is performed so that the inclination angle θ2 of the second end surface 921 with respect to the stage 300 is smaller than the inclination angle θn of the side surface of the nozzle 61 with respect to the stage 300, whereby the third partial molding is performed. Interference between the second portion 920 and the nozzle 61 in the process can be suppressed.

(B4)上述した実施形態では、三次元造形物OBの内壁面825に設けられた切削部903のX方向に沿った長さLsは、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも長い。これに対して、切削部903のX方向に沿った長さLsは、切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短くてもよい。 (B4) In the above-described embodiment, the length Ls along the X direction of the cutting portion 903 provided on the inner wall surface 825 of the three-dimensional structure OB is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. long. On the other hand, the length Ls of the cutting portion 903 along the X direction may be shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction.

(B5)上述した実施形態では、データ生成処理にて、データ生成部16は、それぞれの部分910~930のX方向に沿った切削部903の長さL1~L3が切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短くなるように第2形状SP2を分割している。これに対して、データ生成部16は、それぞれの部分910~930のX方向に沿った切削部903の長さL1~L3が切削工具210のX方向における切削可能長さLeよりも短くなるように造形パスを分割してもよい。この場合であっても、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施した場合には、切削工具210が届かずに切削部903が残ってしまう形状の三次元造形物OBを、第1部分910と第2部分920と第3部分930とに分割して作成できる。 (B5) In the above-described embodiment, in the data generation process, the data generation unit 16 determines that the lengths L1 to L3 of the cutting portion 903 along the X direction of the respective portions 910 to 930 are the lengths of the cutting tool 210 in the X direction. The second shape SP2 is divided so as to be shorter than the cuttable length Le. On the other hand, the data generator 16 sets the lengths L1 to L3 of the cutting portion 903 along the X direction of the respective portions 910 to 930 to be shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the X direction. You may divide the build pass into Even in this case, if the cutting process is performed after the building material is laminated at once, the three-dimensional structure OB having a shape in which the cutting tool 210 cannot reach and the cutting part 903 remains is the first part. 910, a second portion 920, and a third portion 930 can be divided.

(B6)図21は、他の形態としての三次元造形物OB2を示す説明図である。図21には、第3部分造形工程後、かつ、第3部分切削工程前の三次元造形物OB2を表している。三次元造形物OB2は、直線の管形状を有している。三次元造形物OB2は、管の中心軸CLがZ方向に平行になるようにステージ300上に配置されている。三次元造形物OB2には、管の内壁面825に切削部903が設けられている。三次元造形物OB2に設けられた切削部903のZ方向に沿った長さLsは、切削工具210のZ方向における切削可能長さLeよりも長いので、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施して三次元造形物OB2を作成する場合には、切削工具210が届かずに切削部903が残る部分が生じる。そこで、制御部500は、第1部分910bにおける切削部903のZ方向に沿った長さL1と、第2部分920bにおける切削部903のZ方向に沿った長さL2と、第3部分930bにおける切削部903のZ方向に沿った長さL3とが、切削工具210のZ方向における切削可能長さLeよりも短くなるように、三次元造形物OB2を、第1部分910bと第2部分920bと第3部分930bとに分割して作成する。そのため、切削部903を残さずに、所望の形状の三次元造形物OB2を作成できる。 (B6) FIG. 21 is an explanatory diagram showing a three-dimensional structure OB2 as another form. FIG. 21 shows the three-dimensional structure OB2 after the third partial modeling process and before the third partial cutting process. The three-dimensional structure OB2 has a straight tubular shape. The three-dimensional structure OB2 is arranged on the stage 300 such that the central axis CL of the tube is parallel to the Z direction. A cut portion 903 is provided on the inner wall surface 825 of the pipe in the three-dimensional structure OB2. Since the length Ls along the Z direction of the cutting part 903 provided in the three-dimensional structure OB2 is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the Z direction, the cutting process is performed after laminating the modeling material at once. When the three-dimensional structure OB2 is created by applying the cutting tool 210, there is a portion where the cutting part 903 remains. Therefore, the control unit 500 determines the length L1 along the Z direction of the cutting portion 903 in the first portion 910b, the length L2 along the Z direction of the cutting portion 903 in the second portion 920b, and the length L2 along the Z direction in the third portion 930b. The three-dimensional structure OB2 is divided into the first portion 910b and the second portion 920b such that the length L3 of the cutting portion 903 along the Z direction is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the Z direction. and the third portion 930b. Therefore, a three-dimensional structure OB2 having a desired shape can be created without leaving the cut portion 903. FIG.

(B7)図22は、他の形態としての三次元造形物OB3を示す説明図である。図22には、第3部分造形工程後、かつ、第3部分切削工程前の三次元造形物OB3を表している。三次元造形物OB3は、屈曲した管形状を有している。三次元造形物OB3は、管の中心軸CLがステージ300に平行になるように、ステージ300上に配置されている。三次元造形物OB3は、一方の端部から順に、X方向に平行な第1方向に沿って延びた部分と、X方向に交差し、かつ、ステージ300に平行な第2方向に延びた部分と、第1方向に延びた部分とを有している。三次元造形物OB3には、管の内壁面825に切削部903が設けられている。三次元造形物OB3に設けられた切削部903の第1方向に沿った長さLsは、切削工具210の第1方向における切削可能長さLeよりも長い。三次元造形物OB3は、屈曲した管形状を有しているので、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施して三次元造形物OB3を作成する場合には、切削工具210が届かずに切削部903が残る部分が生じる。そこで、制御部500は、第1部分910cと第2部分920cと第3部分930cとが、それぞれ、直線の管形状になるように、三次元造形物OB3を、第1部分910cと第2部分920cと第3部分930cとに分割して作成する。この際に、制御部500は、第1部分910cにおける切削部903の第1方向に沿った長さL1が切削工具210の第1方向における切削可能長さLeよりも短く、第2部分920cにおける切削部903の第2方向に沿った長さL2が切削工具210の第2方向における切削可能長さLeよりも短く、第3部分930cにおける切削部903の第1方向に沿った長さL3が切削工具210の第1方向における切削可能長さLeよりも短くなるように、三次元造形物OB3を、第1部分910cと第2部分920cと第3部分930cとに分割して作成する。そのため、切削部903を残さずに、所望の形状の三次元造形物OB3を作成できる。 (B7) FIG. 22 is an explanatory diagram showing a three-dimensional structure OB3 as another form. FIG. 22 shows the three-dimensional structure OB3 after the third partial modeling process and before the third partial cutting process. The three-dimensional structure OB3 has a bent tubular shape. The three-dimensional structure OB3 is arranged on the stage 300 such that the central axis CL of the tube is parallel to the stage 300. As shown in FIG. The three-dimensional structure OB3 has a portion that extends in a first direction parallel to the X direction and a portion that intersects the X direction and extends in a second direction parallel to the stage 300, in order from one end. and a portion extending in the first direction. A cut portion 903 is provided on the inner wall surface 825 of the pipe in the three-dimensional structure OB3. The length Ls along the first direction of the cutting portion 903 provided on the three-dimensional structure OB3 is longer than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the first direction. Since the three-dimensional structure OB3 has a curved tubular shape, when the three-dimensional structure OB3 is created by laminating the modeling materials at once and then performing cutting, the cutting tool 210 cannot reach the three-dimensional structure OB3. A portion where the cut portion 903 remains is generated. Therefore, the control unit 500 moves the three-dimensional structure OB3 so that the first portion 910c, the second portion 920c, and the third portion 930c each form a straight tubular shape. 920c and the third part 930c are divided. At this time, the control unit 500 determines that the length L1 along the first direction of the cutting portion 903 in the first portion 910c is shorter than the cuttable length Le in the first direction of the cutting tool 210, and The length L2 of the cutting portion 903 along the second direction is shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the second direction, and the length L3 of the cutting portion 903 along the first direction at the third portion 930c is The three-dimensional structure OB3 is divided into a first portion 910c, a second portion 920c, and a third portion 930c so as to be shorter than the cuttable length Le of the cutting tool 210 in the first direction. Therefore, a three-dimensional structure OB3 having a desired shape can be created without leaving the cut portion 903. FIG.

(B8)図23は、他の形態としての吐出ユニット100bの概略構成を示す説明図である。吐出ユニット100bは、インラインスクリュー140とバレル50bとを有する溶融部30bを備えてもよい。インラインスクリュー140は、中心軸RXに沿った方向の長さが直径よりも大きい略円柱形状を有している。インラインスクリュー140は、中心軸RXがZ方向に平行になるように配置されている。インラインスクリュー140の円柱の側面には、螺旋状の溝部145が設けられている。インラインスクリュー140は、上端部に接続された駆動モーター32によって回転する。バレル50bは、インラインスクリュー140の外周を覆う円筒形状を有している。バレル50bには、円筒の内壁面に、インラインスクリュー140に対向するスクリュー対向面52bが設けられている。バレル50bには、インラインスクリュー140の溝部145に対向する位置に、ヒーター58bが内蔵されている。バレル50bの円筒の底面には、インラインスクリュー140の中心軸RX上に、連通孔56が設けられている。この形態であっても、溶融部30bは、インラインスクリュー140の回転、および、ヒーター58bによる加熱によって、材料供給部20から溝部145に供給された材料を溶融して造形材料を生成し、連通孔56から送出できる。尚、インラインスクリュー140のことを単にスクリューと呼ぶこともある。ヒーター58bのことを加熱部と呼ぶこともある。 (B8) FIG. 23 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a discharge unit 100b as another form. The discharge unit 100b may comprise a melt section 30b having an in-line screw 140 and a barrel 50b. The in-line screw 140 has a substantially cylindrical shape whose length in the direction along the central axis RX is greater than its diameter. The in-line screw 140 is arranged such that the central axis RX is parallel to the Z direction. A spiral groove 145 is provided on the side surface of the column of the in-line screw 140 . The in-line screw 140 is rotated by a drive motor 32 connected to its upper end. The barrel 50b has a cylindrical shape that covers the outer circumference of the in-line screw 140. As shown in FIG. The barrel 50b is provided with a screw facing surface 52b facing the in-line screw 140 on the inner wall surface of the cylinder. A heater 58b is incorporated in the barrel 50b at a position facing the groove 145 of the in-line screw 140. As shown in FIG. A communication hole 56 is formed on the central axis RX of the in-line screw 140 in the cylindrical bottom surface of the barrel 50b. Even in this form, the melting section 30b melts the material supplied from the material supply section 20 to the groove section 145 by the rotation of the in-line screw 140 and the heating by the heater 58b to generate the forming material, thereby forming the communication hole. 56. In addition, the in-line screw 140 may be simply called a screw. The heater 58b may also be called a heating section.

C.他の形態:
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
C. Other forms:
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the scope of the present disclosure. For example, the present disclosure can also be implemented in the following forms. The technical features in the above embodiments corresponding to the technical features in each form described below are used to solve some or all of the problems of the present disclosure, or to achieve some or all of the effects of the present disclosure. In order to achieve the above, it is possible to appropriately replace or combine them. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

(1)本開示の第1の形態によれば、予め定められた切削方向に最大で第1長さ切削可能な切削工具を用いる三次元造形物の造形方法が提供される。この三次元造形物の造形方法は、造形材料を積層することによって、第1方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第1部分を造形する第1部分造形工程と、前記切削方向を前記第1方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第1部分を切削する第1部分切削工程と、前記造形材料を積層することによって、前記第1部分の前記第1方向における第1端面に接続し、第2方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第2部分を造形する第2部分造形工程と、前記切削方向を前記第2方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第2部分を前記第2方向に沿って切削する第2部分切削工程と、を有する。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、一度に造形材料を積層した後に切削加工を施した場合には、切削工具が届かずに削り代が残る部分が生じる三次元造形物を、削り代を残さずに所望の形状で作成できる。そのため、造形材料の積層と切削加工とによって作成可能な三次元造形物の形状の自由度を向上させることができる。
(1) According to a first aspect of the present disclosure, there is provided a three-dimensional object modeling method using a cutting tool capable of cutting up to a first length in a predetermined cutting direction. This method of forming a three-dimensional structure comprises: a first part forming step of forming a first part having a length along a first direction that is shorter than the first length by layering a forming material; a first end face in the first direction of the first portion by laminating the first portion cutting step of cutting the first portion with the cutting tool along the first direction; A second partial shaping step of shaping a second part whose length along the second direction is shorter than the first length, and the cutting tool with the cutting direction along the second direction, and a second portion cutting step of cutting the second portion along the second direction.
According to the method for forming a three-dimensional structure of this embodiment, when cutting is performed after laminating the forming material at once, the three-dimensional structure is produced in such a way that there is a portion where the cutting tool cannot reach and the cutting allowance remains. A desired shape can be created without leaving any cutting allowance. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom in the shape of the three-dimensional model that can be created by laminating the modeling material and cutting.

(2)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1方向と前記第2方向とが同じ方向であってもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、削り代が第1方向に沿って設けられた三次元造形物を、所望の形状で作成できる。
(2) In the method for forming a three-dimensional structure according to the above aspect, the first direction and the second direction may be the same direction.
According to this aspect of the method for forming a three-dimensional structure, it is possible to create a three-dimensional structure in a desired shape in which the cutting allowance is provided along the first direction.

(3)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1方向と前記第2方向とが異なる方向であってもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、一方向から切削加工を施すだけでは切削工具が届かずに削り代が残る部分が生じる三次元造形物を、所望の形状で作成できる。
(3) In the method for forming a three-dimensional structure according to the above aspect, the first direction and the second direction may be different directions.
According to the method for forming a three-dimensional structure of this aspect, it is possible to create a three-dimensional structure in a desired shape, in which a cutting tool does not reach a portion by cutting only from one direction, and a cutting allowance remains.

(4)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1方向における前記第1部分と前記第2部分とを合わせた長さと、前記第2方向における前記第1部分と前記第2部分とを合わせた長さとの少なくともいずれか一方は、前記第1長さよりも長くてもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、長尺な形状を有するために、切削工具が届かずに削り代が残る部分が生じる三次元造形物を、所望の形状で作成できる。
(4) In the method for forming a three-dimensional structure according to the aspect described above, the total length of the first portion and the second portion in the first direction and the first portion and the second portion in the second direction are and at least one of the combined length may be longer than the first length.
According to the method for forming a three-dimensional structure of this aspect, it is possible to create a three-dimensional structure in a desired shape, which has a long shape and thus has a portion that is not reached by the cutting tool and leaves a cutting allowance.

(5)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1部分における前記第1端面の、前記造形材料が積層されるステージに対する傾斜角は、前記造形材料を吐出するノズルにおける側面の、前記ステージに対する傾斜角よりも小さくてもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、第1部分に接続する第2部分を造形する際に、ノズルと第1部分とが干渉することを抑制できる。
(5) In the method for forming a three-dimensional structure according to the above aspect, the inclination angle of the first end surface of the first portion with respect to the stage on which the modeling material is stacked is such that the side surface of the nozzle for discharging the modeling material is: It may be smaller than the tilt angle with respect to the stage.
According to the method for forming a three-dimensional structure of this aspect, it is possible to suppress interference between the nozzle and the first portion when forming the second portion connected to the first portion.

(6)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1部分の前記第1端面を、前記第2部分造形工程に先立って加熱する加熱工程を有してもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、第1部分と第2部分との密着性を向上させることができるので、三次元造形物の機械的強度を向上させることができる。
(6) The method for forming a three-dimensional structure according to the aspect described above may include a heating step of heating the first end surface of the first portion prior to the second partial forming step.
According to the three-dimensional structure modeling method of this aspect, the adhesion between the first portion and the second portion can be improved, so that the mechanical strength of the three-dimensional structure can be improved.

(7)上記形態の三次元造形物の造形方法において、前記第1部分は、ステージに接して造形され、前記第1部分における前記第1部分切削工程にて切削される削り代と前記ステージとの距離を確保するための嵩上部を有してもよい。
この形態の三次元造形物の造形方法によれば、第1部分に切削加工を施す際に、切削に用いられる装置とステージとが干渉することを抑制できる。
(7) In the method of forming a three-dimensional structure according to the aspect described above, the first portion is formed in contact with a stage, and the stage and the cutting margin cut in the first portion cutting step of the first portion are combined. It may have a bulky part to ensure the distance of
According to the method for forming a three-dimensional structure of this aspect, it is possible to suppress interference between the device used for cutting and the stage when cutting the first portion.

本開示は、三次元造形物の造形方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形装置、三次元造形装置の制御方法、データ生成装置、データ生成方法等の形態で実現することができる。 The present disclosure can also be realized in various forms other than the three-dimensional structure modeling method. For example, it can be implemented in the form of a three-dimensional modeling apparatus, a method of controlling a three-dimensional modeling apparatus, a data generating apparatus, a data generating method, and the like.

10…三次元造形装置、15…情報処理装置、16…データ生成部、20…材料供給部、22…供給路、30,30b…溶融部、31…スクリューケース、32…駆動モーター、40…フラットスクリュー、41…上面、42…溝形成面、43…側面、45…溝部、46…中央部、47…渦状部、48…材料導入部、50,50b…バレル、52,52b…スクリュー対向面、54…案内溝、56…連通孔、58,58b…ヒーター、60…吐出部、61…ノズル、62…ノズル孔、65…ノズル流路、70…再加熱部、100,100b…吐出ユニット、140…インラインスクリュー、145…溝部、200…切削ユニット、210…切削工具、300…ステージ、310…造形面、400…移動機構、500…制御部、810…屈曲部、820…直線部、825…内壁面、901…造形部、902…本体部、903…切削部、904…支持部、905…嵩上部、910,910b,910c…第1部分、911…第1端面、920,920b,920c…第2部分、921…第2端面、930,930b,930c…第3部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Three-dimensional modeling apparatus, 15... Information processing apparatus, 16... Data generation part, 20... Material supply part, 22... Supply path, 30, 30b... Melting part, 31... Screw case, 32... Drive motor, 40... Flat Screw 41 Upper surface 42 Groove formation surface 43 Side surface 45 Groove 46 Central portion 47 Spiral portion 48 Material introduction portion 50, 50b Barrel 52, 52b Screw facing surface, 54 Guide groove 56 Communication hole 58, 58b Heater 60 Discharge part 61 Nozzle 62 Nozzle hole 65 Nozzle flow path 70 Reheating part 100, 100b Discharge unit 140 In-line screw 145 Groove 200 Cutting unit 210 Cutting tool 300 Stage 310 Molding surface 400 Moving mechanism 500 Control unit 810 Bent portion 820 Linear portion 825 Inside Wall surface 901 Modeling portion 902 Body portion 903 Cutting portion 904 Supporting portion 905 Bulk portion 910, 910b, 910c First portion 911 First end surface 920, 920b, 920c Third 2 parts, 921... second end face, 930, 930b, 930c... third part

Claims (7)

予め定められた切削方向に最大で第1長さ切削可能な切削工具を用いる三次元造形物の造形方法であって、
ノズルから吐出される造形材料をステージの造形面に垂直な積層方向に積層することによって、前記積層方向と交わる第1方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第1部分を造形する第1部分造形工程と、
前記切削方向を前記第1方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第1部分を前記第1方向に沿って切削する第1部分切削工程と、
前記ノズルから吐出される前記造形材料を前記積層方向に積層することによって、前記第1部分の前記第1方向における第1端面に接続し、前記積層方向と交わる第2方向に沿った長さが前記第1長さよりも短い第2部分を造形する第2部分造形工程と、
前記切削方向を前記第2方向に沿わせた前記切削工具によって、前記第2部分を前記第2方向に沿って切削する第2部分切削工程と、
を有し、
前記造形面に対する前記第1端面の傾斜角は、前記第2部分造形工程における前記ステージに対する前記ノズルの側面の傾斜角よりも小さい、
三次元造形物の造形方法。
A method for forming a three-dimensional structure using a cutting tool capable of cutting a maximum of a first length in a predetermined cutting direction,
By layering the modeling material discharged from the nozzle in a layering direction perpendicular to the layering surface of the stage , a first portion having a length along a first direction intersecting the layering direction that is shorter than the first length is modeled. a first partial molding step;
a first portion cutting step of cutting the first portion along the first direction with the cutting tool having the cutting direction along the first direction ;
By stacking the modeling material discharged from the nozzle in the stacking direction , the first portion is connected to the first end face in the first direction and has a length along the second direction intersecting the stacking direction. a second part shaping step of shaping a second part shorter than the first length;
a second partial cutting step of cutting the second portion along the second direction with the cutting tool having the cutting direction along the second direction;
has
The inclination angle of the first end surface with respect to the modeling surface is smaller than the inclination angle of the side surface of the nozzle with respect to the stage in the second partial modeling step.
A method of forming a three-dimensional object.
請求項1に記載の三次元造形物の造形方法であって、
前記第1方向と前記第2方向とが同じ方向である、三次元造形物の造形方法。
The method for forming a three-dimensional structure according to claim 1,
A method of forming a three-dimensional structure, wherein the first direction and the second direction are the same direction.
請求項1に記載の三次元造形物の造形方法であって、
前記第1方向と前記第2方向とが異なる方向である、三次元造形物の造形方法。
The method for forming a three-dimensional structure according to claim 1,
A method for forming a three-dimensional structure, wherein the first direction and the second direction are different directions.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の三次元造形物の造形方法であって、
前記第1方向における前記第1部分と前記第2部分とを合わせた長さと、前記第2方向における前記第1部分と前記第2部分とを合わせた長さとの少なくともいずれか一方は、前記第1長さよりも長い、三次元造形物の造形方法。
The method for forming a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3,
At least one of the combined length of the first portion and the second portion in the first direction and the combined length of the first portion and the second portion in the second direction A method for forming a three-dimensional model longer than one length.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の三次元造形物の造形方法であって、 The method for forming a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 4,
前記第1部分は、前記第1方向に沿って内壁面が延びる管形状を有し、 The first portion has a tubular shape with an inner wall surface extending along the first direction,
前記第1部分切削工程では、前記第1部分の内壁面を前記第1方向に沿って切削し、 In the first partial cutting step, the inner wall surface of the first portion is cut along the first direction,
前記第2部分は、前記第2方向に沿って内壁面が延びる管形状を有し、 The second portion has a tubular shape with an inner wall surface extending along the second direction,
前記第2部分切削工程では、前記第2部分の内壁面を前記第2方向に沿って切削する、三次元造形物の造形方法。 In the second partial cutting step, the method of forming a three-dimensional structure, wherein the inner wall surface of the second portion is cut along the second direction.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の三次元造形物の造形方法であって、
前記第1部分の前記第1端面を、前記第2部分造形工程に先立って加熱する加熱工程を有する、三次元造形物の造形方法。
The method for forming a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 5,
A method for forming a three-dimensional structure, comprising a heating step of heating the first end face of the first portion prior to the second partial forming step.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の三次元造形物の造形方法であって、
前記第1部分は、前記ステージに接して造形され、前記第1部分における前記第1部分切削工程にて切削される削り代と前記ステージとの距離を確保するための嵩上部を有する、三次元造形物の造形方法。
The method for forming a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 6,
The first portion is shaped in contact with the stage, and has a three-dimensional portion for securing a distance between the stage and a cutting allowance cut in the first portion cutting step in the first portion. Modeling method.
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